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この世界の「ありさま」は、どう「確定」するのか？－実験物理を中心に、波動関数の収縮に対する解釈問題探求の現状を解説
2008/10/03 13:46
3人中、3人の方がこのレビューが役に立ったと投票しています。
投稿者：緑龍館 - この投稿者のレビュー一覧を見る
波動関数の収縮をどう解釈するのか？シュレディンガーの猫は、蓋を開けない限り半死半生宙ぶらりんのまま、箱の中でダブって存在しているのか？伝統的な「コペンハーゲン解釈」をそのまま受け入れて、意識ある観測者の存在を字義通りに解釈すると、SF小説の『宇宙消失』みたいなとんでもない宇宙が出現することになります。ともかくこの問題は、一般のアマチュア・サイエンス・ファンにとっては、一番人気のあるイシューのひとつ。一体最近の物理学ではどんなことになっているのだろう？という単純な疑問から、今年刊行されたこのブルーバックスを読んでみました。ブルーバックスを読み通したのは初めて。数式はほとんどまったく出てこないので、何とかなるかと思って購入したのですが、やはりところどころ付いていけないところがあちこちありました。物理学専攻の学生向けではありますが、この問題に興味を持つ一般のアマチュアにとっても、まったく手が届かない内容ではありません。ただ、事前の知識はある程度必要となります。
とある物理学者が、最近の量子物理学の国際会議で各国の研究者を対象にアンケートをとったところ、コペンハーゲン解釈支持者 4票、未発見の収縮メカニズム 4票、ガイド波解釈 2票、多世界解釈 30票と、エヴェレット解釈とも呼ばれている多世界解釈の支持者が圧倒的多数を占めたそうですが、にも拘らずこの学説が現在、多数説や定説とはなっていません。というのは、このときのアンケートでもそうなのですが、回答を明示した40名以外の50名の研究者が態度保留、または上記いずれの解釈にも同意できないという立場で、まだまだ未解決の部分が多すぎるのです。
本書は、有名な二重スリット実験の解説から始まり、エンタングルメントと「不気味なリンク」（EPRパラドックス）の話へと続き、歴史的な学説の展開なども含めてこの問題に関する幅広い全体像を提示してくれますが、特に、理論的な解説だけではなく、「不気味なリンク」の存在を証明したジョン・ベル=アラン・アスペの実験や、多世界の実在を示唆するエリツァー=バイドマンやツァイリンガーの実験など、この分野での実証的な研究の試みに重点を置いて紹介されているのが、印象的です。素人にはかなり難解な実験で、本書の解説自体はなるべく分かりやすくするために丁寧な努力が払われていますが、それでもいまひとつその意味の理解に苦しみました。兎も角この分野もとうとう、理論物理から実験物理に移行しつつあるのでしょうか（よくは分からないが）。
著者自身は多世界解釈論者の牙城であるオクスフォード大学所属の研究者で、本書もその立場から書かれています。提唱者の名前を取って「エヴェレット解釈」と通常呼ばれているこの説は、近年ではヒルベルト空間の考え方を導入して、波動関数の収縮＝デコヒーレンス（異なる状態同士の干渉性の喪失）の立場を取るのが一般的なようで、著者はそれによる多世界解釈を「オクスフォード解釈」と呼んでいます。また同時に、このオクスフォード解釈が直面している問題点も紹介されています。生起する多世界を互いに比較するとき、明らかにその実現可能性（相対確率）に差が出てくるはずだが、それをどう解釈したらいいのか？また、このように無数の世界が生起することにより生じる膨大な情報に一体どんな意味があるのいか、－ そこから、この宇宙が持つ「情報」とは何なのか、という話に終章では入っていきます。ここらへんも（よくは分からないにしても）かなり興味深かったのですが、もう少しぼくの理解が入りこめたら、本書はもっと面白く読むことができたのではないかと思います。ぼく自身の力不足が残念でありました。
→緑龍館 Book of Days
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すでに何冊か彼の本を紹介しているが、相変わらず面白い。
光子が波であり、粒であると言う話は物理学を触ったことがあるものなら、
すでに知っていると思うが、なぜそういった結論にたどり着くのか、
どういう解釈をもって、光が波であり粒であるかを考察する一冊。
タイトルからすれば随分と取っ付きにくいだろうが、
原題は『シュレーディンガーの兎』であると聞けば、
多少興味の度合いも変化してくるのではないだろうか。
多少物理学に関する知識が無ければ読破は難しいが、
多少でもあれば、あとはぼんやりなりとでも把握できる内容。
所々で挟んでくるジョークまがいの小話も頭の整理に有効。
数式は殆ど出てこないのだが、
腰をすえて読むつもりが無いならお勧めできない。
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古典力学の様な決定論的な規則に従うマルチバースというのが、著書のコリンブルースが考えているオックスフォード解釈の究極の形。
量子力学を解説した教科書やサイエンス本は沢山あるけれど、どれも「解釈問題」には踏み込まないよう、慎重に避けているように見える。とりあえず最も“計算しやすい”モデルで説明して、その意味については深く考えないようにしている、というか「そんなことを考えても仕方ない」という立場をとっているという印象を受けます。
しかし、著者はこの立場を真っ向から反対するという立場をとっている。結果を予測するということを超えて「自然を理解する」というのが科学という営みの本質ではないのか、だとすれば量子力学の解釈問題を避けて通るべきではない、と。
まず、これまでに提唱されてきた様々な「解釈」について評価していく。コペンハーゲン解釈、ガイド波モデル、意識による観測が引き起こす収束という解釈、そして多世界解釈。その上で、著者は多世界解釈をベースに拡張した理論こそが本命であるとして、それを「オックスフォード解釈」として打ち出す。
ちなみに、昔は多世界解釈というとキワモノのＳＦ扱いだけど、現在では様々な理由から主流になっているモデル。本書に登場するエピソードですが、量子物理学の国際会議でどの解釈を支持するか非公式に投票したところ、９０人の物理学者のうちコペンハーゲン解釈に投票したのは４人、ガイド波解釈２人、その他の未知のメカニズム４人、多世界解釈が３０人だったそうです。ただし、態度保留が５０人だったそうで、まだ合意がとれているとは言えない。
さて、解釈問題に踏み込んだ本は「現時点では多世界解釈が最も有望」くらいの結論を出したところで無難に終わることが多いのですが、本書は前半だけでここまで進みます。そして後半が凄い。
まず、多世界解釈でないと説明困難な実験が紹介されます。これは以前に『日経サイエンス』の記事で読んでびっくりしたことがありますが、ありがたいことに本書ではさらに詳しい解説が載っています。対象物に全く何の影響も与えないでそれを「観測」する、という魔法のような実験。対象物を「観測」した他の世界との干渉現象を利用するのだけど、考えれば考えるほど驚くべき実験です。
続いて多世界解釈を積極的に利用して動作する量子コンピュータの原理を説明し、さらに多世界解釈が引き起こす哲学的問題の数々について触れる。面白いのはその次で、多世界解釈を支持している科学者の間にも様々な意見の対立があるということが紹介されます。まだ多世界解釈は未完成だということがよく分かります。そして、多世界解釈に反対する二人の科学者（ペンローズとツァイリンガー）の主張を吟味する。
後半は本書ではじめて知った話が多く、読んでいて興奮させられました。知的好奇心をビリビリ刺激してくれる本。「無数のパラレルワールドが物理的に実在する」と多くの科学者が心から信じている、難しいことは分からなくてもそれだけでもわくわくしませんか？
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［ 内容 ］
「意識をもつ観測者」が状態を収縮させる力を認めるか、自分のコピーが無数に存在することを受け入れるか―。
長らく信じられてきた「コペンハーゲン解釈」に代わり、最近の実験は「多世界解釈」を明確に支持している。
本書は、解釈問題の歴史を丁寧に振り返ったうえで、並行世界を利用して“爆弾”を検知しているとしか思えない驚きの実験などを紹介しながら、なぜ「多世界解釈」が合理的なのかを論証していく。
［ 目次 ］
不思議な世界
従来の描像に固執すると
推論による収縮
拡大されたホラー物語
先人の証言
ヒルベルト空間に移動せよ
望まれる局所性
多世界への導入
多世界を利用する１―信じがたい観測
多世界を利用する２―量子コンピュータ
多世界解釈の推進者たち
多世界の恐怖
古典戦士―ロジャー・ペンローズ
新時代の戦士―アントン・ツァイリンガー
多世界解釈の証明と改良
［ ＰＯＰ ］
［ おすすめ度 ］
☆☆☆☆☆☆☆ おすすめ度
☆☆☆☆☆☆☆ 文章
☆☆☆☆☆☆☆ ストーリー
☆☆☆☆☆☆☆ メッセージ性
☆☆☆☆☆☆☆ 冒険性
☆☆☆☆☆☆☆ 読後の個人的な満足度
共感度（空振り三振・一部・参った！）
読書の速度（時間がかかった・普通・一気に読んだ）
［ 関連図書 ］
［ 参考となる書評 ］
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これは文系の私には難しすぎた。量子力学をある程度理解してる前提で書かれているので、前提がわからなくて置いてけぼりになったり、実験から結論が導き出される過程がよくわからなかったり。理解できればとっても面白そうなんだけど。ある程度量子力学がわかってる人で、最近の解釈問題の流れを概観したい人には良いのかも。ネタとして量子力学を楽しむために読むなら、もうちょっと知識と気合いが必要そうです。
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「状態の重ね合わせ」である「コペンハーゲン解釈」から「多世界の存在」を認める「オックスフォード解釈」への転換を迫る一冊。コペンハーゲン解釈では様々な不具合が生じることを示し、「多世界」を導入することで解決しようとするものである。確かに、状態の重ね合わせではシュレーディンガーの猫の例のように相反する状態が重なっている事になるのだが、実際には箱を空けるまでもなく猫の生死は決定しているはずである。多世界解釈によれば、猫が生きている世界と死んでいる世界に分岐し、我々の世界で認識できる世界の方の結果を観測することになる、というものである。すでに多世界を証明する実験が行われており結果も出ているのだが、やはり直感的に理解するのは難しい。観測できない世界が「確実に存在している」ことを認めることも難しいが、何より研究者によって多世界の解釈が異なっており統一された見解がないというのも大きい。現状では「多世界」という解釈が成り立ちうるということを理解するに留めておくのが良いだろう。
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多世界を思わせる実験について記載がある。
光の粒子を経路に分けて、複数経路の存在から多世界の存在を説明。確かに、粒子が絶対に分けれないというような前提を置くと多世界と捕らえることもできるし、その説明のほうがしっくり来る気もする。
ただし、そもそも前提に不明点が多すぎて、確実にいえるものではないのは確か（当然だが）。しかし、コペンハーゲン解釈を鵜呑みにするべきではないということはわかった。（昨今は、多世界解釈がそれなりに普及しているとのこと）
ただし、その解釈の違いで人生の選択は変わらない（結局、良くわからないからとうのもあるが・・・）。
多世界解釈の肝は、世界自体が雲のように確率として存在しているイメージ。素粒子の状態をマクロに展開しただけ。言葉尻どおりの多世界ではない。
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物性研の所内者、柏地区共通事務センター職員の方のみ借りることができます。
東大OPACには登録されていません。
貸出：物性研図書室にある借用証へ記入してください
返却：物性研図書室へ返却してください
